第一部分.光纤光学需要掌握的基本概念与重要结论
第一章．绪论（4学时）
1.光纤的优缺点
优点：大容量；低损耗；抗干扰能力强；保密性好；体积小重量轻；材料取之不竭；抗腐蚀耐高温。
缺点：易折断；连接分路困难；怕水；怕弯曲。
2.光纤的分类
重点掌握
(1)光纤的结构，纤芯、包层、涂覆层的特点与作用
(2)阶跃折射率分布光纤(SIOF)与渐变折射率分布光(GIOF)的特点与区别，折射
率分布形式。一些基本参数的意义与其表达式：相对折射差?的意义与表达式；
折射率分布参数g的意义（当g=∞时为SIOF，当g=2时为平方率分布光纤，当g=1时为三角分布光纤）。
(3)单模光纤与多模光纤的特点与区别（传输的模式数，芯径的大小，归一化频
率）；归一化频率的意义与表达式（阶跃单模光纤的判据：V<2.405，渐变单模光纤的判据：V<3.508。注意我们经常见到的2.405 是对阶跃光纤而言的）。简单了解
其它种类的光纤，例如保偏光纤与有源光纤（后面的课程会学到）。
3.光纤的制备工艺
简单的了解一下。
第二章．光纤光学的基本方程（2学时）
1.分析光纤波导的两种理论
“几何光学方法”与“波动光学理论”的应用条件（几何光学方法：芯径远大于光波长；波动光学理论：芯径与波长可比例）与特点。
2.由麦克斯韦方程组出发推导波导场方程
(1)“三次分离”，基本过程以及能够这样分离的依据
“电磁”分离：由麦克斯韦方程组到波动方程
“时空”分离：由波动方程到亥姆霍兹方程
“横纵”分离：由亥姆霍兹方程到波到场方程
(2)SIOF与GIOF中光线方程的意义，即SIOF与GIOF中光线的传播形式
3.模式及其基本性质
(1)模式的基本概念与定义
(2)TEM、TE、TM、HE、EH模式的特点
(3)纵向传播常数β横向传播常数W、U的意义（重点了解W的意义），以及W、U、
V之间的关系
(4)截止与远离截止的概念与基本条件（W=0截止，W=∞远离截止）
(5)相速度、群速度、群延时的基本概念
(6)线偏振模的概念
第三章．阶跃折射率分布光纤（6学时）
1.几何光学分析方法
主要掌握一些基本的概念，“子午光线”与“偏斜光线”的定义；数值孔径的表达式，以及其物理意义(标志着光纤收光能力以及与光源耦合时偶和效率的大小)，数值孔径与传输带宽的关系（成反比）。
2.波导场方程及导模本征解
3.本征值方程
对于这两节不必拘泥于复杂的计算与推导过程，只需了解计算的基本思想，理解本征值方程的物理意义。
4.模式分析
(1)了解如何由本征值方程推导出TE、TM、HE、EH各模式的截止与远离截止的
条件。
(2)了解色散曲线的定义，看懂色散曲线（不同的V值对应的导模种类），了解
基模HE
模的定义。
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5.弱导光纤与线偏振模
(1) 弱导光纤的基本条件（12n n ≈），弱导光纤场的基本特点（1,1,l m l m HE EH +-与有
相似的色散曲线等）。
(2) 了解lm LP 的模式简并特性，以及其偏振态（拍频）。
(3) 了解lm LP 模式的导模截止与远离截止条件（分为00l l =≠与两种情况讨论）
(4) 掌握,l m V 与的关系式以及光纤中传输的模式总数的计算式（注意这都是在
lm U ∞即V 很大的情况才能成立）。
(5) 重点掌握在V 值较小的情况下计算和分析光纤中传导的精确模式（记住几个
低阶模式的截止时的V 值，例如：LP 11模为截止时V=2.405；LP 02与LP 21模截
止时V=3.823 ；LP 31截止时V=5.136）。
(6) 重点掌握,l m LP 模式分布图的画法，记住纤芯中的场的分布的表达式（,l m LP 模
式的分布图大致可以总结为：径向的亮斑数为m ，角向的亮斑数为2l ，对于
l =0 中心为亮斑，0l ≠中心为暗斑）
。 (7) 了解主模标号的概念
第四章． 渐变折射率分布光纤（6学时）
1.几何光学分析方法
(1) 掌握广义折射定律、“折射型光纤”“反射型光纤”的概念；以及光线在GIOF
与SIOF 传播的区别（GIOF 传输的带宽大于SIOF ）。
(2) 看懂()g r 曲线，学会画()g r 曲线；理解“约束光线”“泄露光线”以及“折
射光线”还有“内散焦面”以及“外散焦面”这些概念，掌握上面的三种光线分别存在的条件，重点能够在()g r 曲线上标出这三种光线，以及内散焦面半径、外散焦面半径、辐射散焦面半径还有光纤芯径的位置。
(3) 了解平方率光纤与双曲正割光纤中的光纤传输的特点（平方率：不同角度的
近轴光线会汇聚到一点；双曲正割：对于所有的光线都有很好的汇聚）掌握聚焦参数A 以及节距P 的表达式。
2.波导场方程及模式性质
学会看懂“模式分析图”，理解“导模”、“泄露模”、“辐射模”的基本概念以及它们存在的条件（理解它们与“约束光线”、“泄露光线”以及“折射光线”的一一对应关系）
3.平方率分布光纤中的导模场
平方率分布光纤是目前唯一可以用已知函数表示其场分布的光纤，了解其本征解的特点，了解其本征值方程及其物理意义，掌握基模场半径（MFR ）的概念。
4.任意折射率分布光纤中的导模场
了解WKB 法的基本思想；记住光纤中导模总数的表达式（22(2)g M V g =
+）；将当g=2时其本征值方程与平方率光纤中解得的作比较。
5.单模光纤中的场解
了解单模光纤的特点，简单的了解等效阶跃光纤的基本思想与方法，简单的了解单模光纤中的双折射。
第五章． 光纤的特征参数与测试技术（6学时）
1.光纤的损耗
(1) 重点掌握“光纤损耗α”以及“光纤损耗系数f α”的定义与表达式，以及它
们之间的关系式（α=4.34f α）；还有光功率常用单位dBm 与mW 之间的换算
关系。
(2) 吸收损耗。了解“本征吸收”的定义（又分为紫外和红外本征吸收）；“杂质
吸收”的定义重点理解OH 根离子吸收的特点；“原子缺陷吸收”做简单的了解。
(3) 散射损耗。分为瑞利散射、受激喇曼散射、受激布里渊散射，了解它们的特
点（非线性散射、存在功率阈值），重点的了解瑞利散射的特点（线性散射、与波长的四次方成反比、不可被消除）。
(4) 弯曲损耗。分为宏弯损耗、过渡弯曲损耗和微弯曲损耗，了解它们的定义以
及产生原因。
2.光纤的色散与带宽
(1)了解光纤色散的影响（使光脉冲展宽降低通信容量）。
(2)掌握色散的分类，模间色散、材料色散、波导色散；了解多模光纤与单模光
纤中色散的种类；理解这三种色散产生的原因；色散的单位（ps/km.nm）。
(3)材料色散。折射率对波长的二阶导，了解色散反常色散的概念（正常色散：
材料色散小于0，长波长跑得快）。
(4)波导色散。恒为负值，调整光纤波导的结构参量改变波导色散值，获得零色
散位移光纤。
(5)了解光纤的分类：G.651、G.652、G.653、G.655、G.656。分别为多模光纤、
标准单模光纤、零色散位移光纤、非零色散位移光纤以及全光光纤，了解它们的性质和应用。
(6)偏振模色散的定义与产生的原因。
(7)简单的了解光脉冲展宽的推导过程（频率啁啾可以对光脉冲进行压缩）。
(8)简单了解均方脉宽与传输带宽的关系。
3.单模光纤模场半径和截止波长
了解单模光纤中模场在光纤横截面上的近视分布函数，了解模场半径的定义方法，了解截止波长的表达式以及其物理意义。
4.光纤参数的测试技术
(1)知道光纤的特征参数：损耗、折射率分布、带宽、数值孔径、模场直径、截
止波长。
(2)稳态注入”与“满注入”以及“模式稳态分布”的概念。
(3)了解“扰模器”、“滤模器”、“包层模剥除器”的基本结构框图与基本工作原
理。
(4)损耗的测量方法：“切断法”、“插入损耗法”“背向散射法”，了解它们的原
理和它们的优缺点，重点掌握背向散射法，学会画OTDR的测量曲线（注意每段光纤的长度曲线的斜率为该段光纤的损耗）、入射端和出射端以及活动连接处的菲涅尔反射、熔融焊接点的损耗，光纤的断点等）。
(5)简单的了解折射率分布、带宽、色散、数值孔径以及模场半径的测试方法与
原理。仔细阅读截止波长测量的传导功率法和模场半径法。
第六章．光纤无源及有源器件（10学时）
1.光无源器件与光有源器件的定义以及具体的种类
2.自聚焦透镜GRIN
(1)自聚焦透镜的基本结构，折射率分布（平方率分布），与普通的球面透镜相
比的优点，基本的参量：半径、聚焦参数A、透镜的长度（用节距表示）。
(2)自聚焦工作的机理（光线在GRIN中沿正弦曲线传输，正弦曲线的周期为一
个节距P，由一点发出的不同方向的光线会汇聚到一点）
(3)几种重要的自聚焦透镜以及其应用：“准直透镜”、“耦合透镜”、“等高成像
透镜”，了解它们的基本原理。学会计算光束经准直透镜后的束宽与发散角。
3.光纤定向耦合器
(1)耦合器的作用与分类。
(2)耦合器的工作原理（两根靠的很近的光纤的模场的相互耦合，注意传输相同
波长的耦合器与传输不同波长的波分复用耦合器的区别）。
(3)了解耦合器的基本参数：耦合比、附加损耗、插入损耗、隔离度，耦合器的
制作方法（熔融拉锥法）。重点掌握简单耦合器的计算问题。
4.光隔离器与光环形器
了解光隔离器与光环形器的作用，学会使用光隔离器与光环形器搭建简单的光学系统。
5.光纤光栅
(1)长周期光栅与Bragg光纤光栅的定义与区别（光栅周期 、耦合方式、对光
的作用等的区别）。
(2)一些特殊的光栅的折射率分布以及它们的作用。啁啾光栅：加宽反射谱、变
迹光栅（切趾光栅）：减小旁瓣、闪耀光栅等。
(3)Bragg光栅的作用，反射光谱，Bragg波长以及其意义。
(4)长周期光栅的作用，透射光谱，谐振波长。
(5)光纤光栅的制备方法，内部写入法、全息干涉法、相位掩膜法。重点了解相
位掩膜法。
(6)光纤光栅的作用：重点理解色散补偿、增益平坦、光分插复用器。
6.光纤放大器与光纤激光器
(1) 传统光-电-光中继的优缺点,全光放大器的与缺点。
(2) 光纤放大器的工作原理。泵浦波长的选择；980nm 与1480nm 泵浦的优缺点；
铒离子的三能级简化图（亚稳态）；放大器的放大、噪声以及衰减产生的机理。
(3) 掺铒光纤放大器的基本结构，前向、后向、双向泵浦的结构与优缺点。
(4) 掺铒光纤放大器的噪声系数以及增益（与光纤长度以及泵浦功率的关系）。
(5) 掺铒光纤放大器的增益谱（增益谱的扩展与平坦）。
(6) 掺铒光纤放大器的应用。
(7) 光纤激光器的特点，与光纤放大器的区别。
(8) 光纤激光器谐振腔（条形腔、环形腔）的构建方法。（学会使用反射镜、FBG 、
光纤环形镜、光纤环形器、光隔离器、波分复用器构建谐振腔）。
第七章． 光纤的连接与耦合（4学时）
1.光纤-光纤的连接损耗
(1) 连接损耗的定义。
(2) 引起连接损耗的原因，内部损耗因子（a g ?、、,非互易）与外部损耗因子。
(3) 不同的损耗因子对不同光纤的影响。多模光纤：内部损耗因子影响大；单模
光纤：外部损耗因子影响大。
(4) 横向偏移、纵向偏移、角向偏移的基本模型，对于它们所引起的损耗的具体
的计算简单了解一下；菲涅尔发射损耗的定义计算与折射率匹配法。
2.光纤的固定接续
(1) 了解光纤固定连接的大致过程：首先端面制备，然后进行对准，最后进行连
接。
(2) 光纤端面制备的方法：刻痕拉断法、研磨抛光法，了解这两种方法的基本过
程。
(3) 光纤的对准:
?????????????
直接对准：V 型槽法、三棒法、套管法有源对准二次对准透射率法无源对准局部损耗法 简单的了解这些方法的基本过程。
(4) 光纤的固定：胶粘技术、机械夹持技术、熔融焊接技术，简单的了解它们的
基本方法。
3.光纤的活动连接
简单的了解FC、SC、ST、LC、MU 等各种类型的连接器，知道它们使用什么类型的法兰盘。
5.光纤-光源的耦合
(1)了解耦合效率的定义，了解影响耦合效率的因素。
(2)了解朗伯光源基本特性以及影响光纤与朗伯光源偶效率的因素。
(3)简单了解光纤与边发光以及面发光LED的耦合。
(4)光纤与LD的耦合。简单地了解引起连接损耗的各种因素，简单地了解常用
的耦合透镜。
第八章．光子晶体光纤（2学时）
1、了解折射率导光型和空芯光子带隙型光子晶体光纤的工作原理及特性。
2、了解折射率导光型光子晶体光纤可以实现无截止单模导光的原因。
3、了解光子晶体光纤的制备工艺。
第二部分. 学习分析和解决问题的思路与方法
光纤光学是一门有一定难度但是又是非常基础和重要的课程，本课程中会涉及一些比较复杂的数学计算有很多公式需要理解与记忆，同时还有许多概念与过程需要我们去具体去理解其原理与物理意义，对于光纤光学的学习我有以下几点个人的总结。
首先，学习一门课程的最基本的要求就是上课认真的听老师的讲解，做好复习与预习的工作，如果一味的选择自学，总会有一些地方无法理解喝着理解的不到位，要把课本与老师上课可PPT结合起来进行学习，二者可以相互补充。
其次，学完了一个章节要进行适当的总结，整理一下本章节的具体内容，将每节课学的零散的知识串联起来，简单的看一下课后的习题，这样可以加深理解。
还有，要注重理解，不要一味的死记硬背，但是对于一些基本的概念和公式比如说光纤的折射率分布、相对折射率差、归一化频率等，不要偷懒，要认真的记下来。书中的那些复杂的计算和推导要注重理解方法和思路，不要一味的纠结于数学推导过程。
第三部分.注重物理内涵而不拘泥于繁杂的数学运算
本书中有很多复杂的数学运算，如果我们一味的拘泥于这些复杂的运算过程，对每一步计算都要进行推导和演算，这样会浪费大量的时间，而且其中有一些计算非常的繁复，要用到特殊的方法和假设以及一定的近视，以我们目前的数学水平很难彻底的弄明白。当然对于一些对这些运算非常有兴趣的同学，可以尝试的去查阅资料仔细推导，这样可以加深理解，一般每一个章节后面的附录都有这些这些计算应用的文献。因此对于这些复杂的运算我们应该理性的看待，我们要从计算的原理出发，了解这些计算基本思路，了解计算式的物理意义，有时适当的记住一些重要的结论。下面我们具体的举例说明。
例一由麦克斯韦方程组出发推导波到场方程
对于一个学电的工科学生麦克斯韦方程组以及边界条件是我们需要掌握的基本常识，这是我们计算的前提。我们按照计算的过程一步一步的分析计算的基本思想。首先由光线波导中的麦克斯韦方程组出发，将电矢量与磁矢量分离的到波动方程；再由波动方程，将时空坐标分离可以得到亥姆霍兹方程；然后由亥姆霍兹方程，将波矢分解为横向分量与纵向分量就可以得到波导场方程，同时我们要知道横向以及纵向传播常数的物理意义。对于这几步的推导具体的计算过程可以简单地了解，我们只需要知道为什么要进行这样的分离，并记住每一次分离所得的计算结果。
由波到场方程出发，其方程的解即为光纤中光场的模式，由我们所学数学物理方程的知识我们知道这种二阶的偏微分方程的解是分立的，每一个分立的解即为光场的一个模式。下面是具体的讨论如何求解。具体的解偏微分方程的过程得思想为：首先根据光纤的圆对称性将径向与角向分量进行分离，将拉普拉斯算符由直角坐标系中变换为柱坐标系。对于角向分量，由其周期性可得角向分量的
表达式，带入波导场方程可得关于进行分量的偏微分方程为l阶贝塞尔方程，我
们就可以得到场的纵向分量的表达式，再代入边界方程就可以得到光纤的本征值方程。我们只需理解本征值方程的物理意义即可。对于后面的模式分析即可有本征值方程作一定变换再带入相关的条件求得。
例二任意折射率分布光纤中的导模场分析
对于任意折射率分布光纤中的导模场分析，我们无法具体的得到解析解，而是采用WKB的方法进行近视计算，对于WKB法，计算过程比较复杂，我们首先只需要了解这种方法的基本思想，对于推导过程可做简单的了解。看懂g(r)曲线图，记住模式总数的表达式，并且将得到的本征值方程与平方率法具体算出的本征值方程做比较，了解它们的物理意义。
例三自聚焦透镜
课本上对于自聚焦透镜的分析方法是采用光学元件传输矩阵的方法去推导自聚焦透镜的传输矩阵，再由其传输矩阵来对其传输矩阵进行定量的分析。传输矩阵相对比较复杂，不容易理解。我们的对自聚焦透镜的学习应当去进行定性的了解。根据光线在平方率光纤中是沿正弦轨迹传输，我们可以从图上直观的对自聚焦透镜的传输特性进行了解。具体的图1所示。其中正弦的周期即为一个节距，从图1上我们就可直观的了解GRIN的工作机理。
图1 自聚焦透镜的传输图
例四耦合器的分析
书上对于耦合器的分析进行的数学推导比较复杂，而且也不便于我们理解，同样的我们也可从图上进行直观的了解。
图2 X型耦合器
图2为X型耦合器，由1端口输入的光在1’端口的输出为cos2(Kz)，在2’端口的输出为sin2(Kz) ，同理由2端口输入的光在1’端口的输出为sin2(Kz)，在2’端口的输出为cos2(Kz)，z为耦合器长度，控制耦合器长度就可以控制其耦合比；K为波长 的函数。对于其它类型的耦合器也可以类似的分析，对于两端口分别输入不同波长的情况可从以下的图中了解。
图 3 两端口输入不同波长的耦合器
原理与上面的同波长输入的耦合器相同，此耦合器即为波分复用器。同理的波分解复用器的原理也可以类似的推出。
近代物理实验教程的实验报告 时间过得真快啊！我以为自己还有很多时间，只是当一个睁眼闭眼的瞬间，一个学期都快结束了，现在我们为一学期的大学物理实验就要画上一个圆满的句号了，本学期从第二周开设了近代物理实验课程，在三个多月的实验中我明白了近代物理实验是一门综合性和技术性很强的课程，回顾这一学期的学习，感觉十分的充实，通过亲自动手，使我进一步了解了物理实验的基本过程和基本方法，为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。我们所做的实验基本上都是在物理学发展过程中起到决定性作用的著名实验，以及体现科学实验中不可缺少的现代实验技术的实验。它们是我受到了著名物理学家的物理思想和探索精神的熏陶，激发了我的探索和创新精神。同时近代物理实验也是一门包括物理、应用物理、材料科学、光电子科学与技术等系的重要专业技术基础物理实验课程也是我们物理系的专业必修课程。 我们本来每个人要做共八个实验，后来由于时间关系做了七个实验，我做的七个实验分别是：光纤通讯，光学多道与氢氘，法拉第效应，液晶物性，非线性电路与混沌，高温超导，塞满效应，下面我对每个实验及心得体会做些简单介绍： 一、光纤通讯：本实验主要是通过对光纤的一些特性的探究（包括对光纤耦合效率的测量，光纤数值孔径的测量以及对塑料光纤光纤损耗的测量与计算），了解光纤光学的基础知识。探究相位调制型温度传感器的干涉条纹随温度的变化的移动情况，模拟语电话光通信， 了解光纤语音通信的基本原理和系统构成。老师讲的也很清楚，本试验在操作上并不是很困难，很易于实现，易于成功。
二、光学多道与氢氘：本实验利用光学多道分析仪，从巴尔末公式出发研究氢氘光谱，了解其谱线特点，并学习光学多道仪的使用方法及基本的光谱学技术通过此次实验得出了氢原子和氘原子在巴尔末系下的光谱波长，并利用测得的波长值计算出了氢氘的里德伯常量，得到了氢氘光谱的各光谱项及巴耳末系跃迁能级图，计算得出了质子和电子的质量之比。个人觉得这个实验有点太智能化，建议锻炼操作的部分能有所加强。对于一些仪器的原理在实验中没有体现。如果有所体现会比较容易使学生深入理解。数据处理有些麻烦。不过这也正是好好提高自己的分析数据、处理数据能力的好时候、更是理论联系实际的桥梁。 三、法拉第效应：本实验中，我们首先对磁场进行了均匀性测定，进一步测量了磁场和励磁电流之间的关系，利用磁场和励磁电流之间的线性关系，用电流表征磁场的大小；再利用磁光调制器和示波器，采用倍频法找出ZF6、MR3－2样品在不同强度的旋光角θ和磁场强度B的关系，并计算费尔德常数；最后利用MR3样品和石英晶体区分自然旋光和磁致旋光，验证磁致旋光的非互易性。 四p液晶物性：本实验主要是通过对液晶盒的扭曲角，电光响应曲线和响应时间的测量，以及对液晶光栅的观察分析，了解液晶在外电场的作用下的变化，以及引起的液晶盒光学性质的变化，并掌握对液晶电光效应测量的方法。本实验中我们研究了液晶的基本物理性质 和电光效应等。发现液晶的双折射现象会对旋光角的大小产生的影响，在实验中通过测量液晶盒两面锚泊方向的差值，得到液晶盒扭曲角的大小为125度；测量了液晶的响应时间。观察液晶光栅的衍射现象，在“常黑模式”和“常白模式”下分别测量了液晶升压和降压过程的电光响应曲线，求得了阈值电压、饱
论文题目：光纤通信技术发展历史 姓名：谢新云 学号：0932002231 专业班级：通信技术（2） 院系：电子通信工程学院 指导老师：彭霞 完成时间：2011年10月22日
概论 目前，在实际运用中相当有前途的一种通信技术之一，即光纤通信技术已成为现代化通信非常重要的支柱。作为全球新一代信息技术革命的重要标志之一，光纤通信技术已经变为当今信息社会中各种多样且复杂的信息的主要传输媒介，并深刻的、广泛的改变了信息网架构的整体面貌，以现代信息社会最坚实的通信基础的身份，向世人展现了其无限美好的发展前景。 自上世纪光纤通信技术在全球问世以来，整个的信息通讯领域发生了本质的、革命性的变革，光纤通信技术以光波作为信息传输的载体，以光纤硬件作为信息传输媒介，因为信息传输频带比较宽，所以它的主要特点是:通信达到了高速率和大容量，且损耗低、体积小、重量轻，还有抗电磁干扰和不易串音等一系列优点，从而备受通信领域专业人士青睐，发展也异常迅猛。 光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，也可以在电力通信控制系统中发挥作用，进行工业监测、控制，现在在军事上也被广泛应用，基于各领域对信息量的需求不断增长，光纤通信技术的应用发展趋势也备受关注。一条完整的光纤链路除受光纤本身质量影响外，还取决于光纤链路现场的施工工艺和环境。 本文针对光纤通信技术的发展及趋势展开研究，分别介绍了光纤通信技术的发展历史和现状，以及光纤通信技术的发展趋势，对一些先进的光纤通信技术进行了介绍。 关键字：光纤通信技术，发展历史，现状，发展趋势
目录 概论 (1) 目录 (2) 第一章光纤通信技术的形成 (3) 1.1早期的光通信 (3) 1.2 现在光纤通信技术的形成 (3) 1.2.1 光纤通信器件的发展 (3) 1.2.2 光纤 (5) 第二章光纤通信技术的现状 (8) 2.1 光纤光缆 (8) 2.2 光电子器件 (8) 2.3光纤通信系统 (14) 第三章我国光纤通信技术的发展 (15) 参考文献 (16)
一、填空题（每空1分，共30分） （1）写出光在真空的速度c、在介质中的速度v、和折射率n之间的关系：。 （2）光由折射率为n1的光密媒质向折射率为n2的光疏媒质传播时(n1> n2)，全反射临界角的正弦为sinθIC= 。 （3）光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85μm、和。（4）光纤的色散分为色散、色散和色散。 （5）光纤的主要材料是，光纤的结构从里到外依次是____ 和_ __（6）光纤中的传输信号由于受到光纤的和_______影响，使得信号的幅度受到衰减，波形出现失真。 （7）半导体激光器工作时温度会升高，这时会导致阈值电流，输出光功率会。 （8）光衰减器按其衰减量的变化方式不同分________ 衰减器和______ _衰减器两种。 （9）光纤通信的光中继器主要是补偿衰减的光信号和对畸变失真信号进行整形等，它的类型主要有和。 （10）光纤通信是利用________波，在光导纤维中传播，实现信息传输的，它具有传输信息量大、不受外界电磁场干扰和____________等优点。 （11）光与物质作用时有受激吸收、和__________ 三个物理过程，产生激光的主要过程是__________。 （12）光纤的数值孔径NA=__________，其表征了光纤的_________能力，当相对折射率和色散值越大时，NA__________。 （13）光源的作用是将转换成；光检测器的作用是将转换成。 第 1 页共5 页
二、选择题（每小题2分，共20分） 1、光纤包层需要满足的基本要求是() A.为了产生全反射，包层折射率必须比纤芯低 B.包层不能透光，防止光的泄漏 C.必须是塑料，使得光纤柔软 D.包层折射率必须比空气低 2、在激光器中，光的放大是通过（） Ａ．粒子数反转分布的激活物质来实现的Ｂ．光学谐振腔来实现的 Ｃ．泵浦光源来实现的Ｄ．外加直流来实现的 3、为了使雪崩光电二极管能正常工作，需在其两端加上( ) A.高正向电压 B.高反向电压 C.低反向电压 D.低正向电压 4、光纤的数值孔径与( )有关。 A. 纤芯的直径 B. 包层的直径 C. 相对折射指数差 D. 光的工作波长 5、PIN光电二极管，因无雪崩倍增作用，因此其雪崩倍增因子为( )。 A. G＞1 B. G＜1 C. G＝1 D. G＝0 6、光接收机中将升余弦频谱脉冲信号恢复为“0”和“1”码信号的模块为( )。 A. 均衡器 B. 判决器和时钟恢复电路 C. 放大器 D. 光电检测器 7、EDFA中将光信号和泵浦光混合起来送入掺铒光纤中的器件是( ) A.光滤波器 B.光耦合器 C.光环形器 D.光隔离器 8、光时域反射仪（OTDR）是利用光在光纤中传输时的瑞利散射所产生的背向散射而制成 的精密仪表，它不可以用作（）的测量。 A.光纤的长度 B.光纤的传输衰减 C.故障定位 D.光纤的色散系数 9、光隔离器的作用是( ) A.调节光信号的功率大小 B.保证光信号只能正向传输 C.分离同向传输的各路光信号 D.将光纤中传输的监控信号隔离开 10、光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是( ) A.光源不能产生负信号光 B.将出现长连“1”或长连“0” C.编码器太复杂 D.码率冗余度太大 第 2 页共5 页
一、选择题（下列各题四个备选答案中只有一个正确答案，请将其代号写在题干前面的括号内。每小题1.5分，共30分） 1 有关光纤中传输的模式，下列哪一个命题是错误的？ A、对于结构参数给定的光纤，其中传输的模式是唯一确定的； B、TE01、TM01和HE21模具有相同的截止频率； C、一个模式都有自己对应的截止频率； D、HE11模是唯一不能截止的模式。 2 光纤中能够支持的模式由光纤波导本身决定，但光纤中能够激励出的模式与很多因素有关，问光纤中实际能够激励出的模式与下列哪些因素无关： A、入射光源的光功率； B、入射介质的折射率； C、光的入射角； D、入射点的位置。 3 主模式号为14的模群中所含的精确模式总数为： A、14； B、26； C、28； D、7 4 通常将光纤通信划分为三个传输窗口，其主要原因是： A、光纤的弯曲损耗； B、OH—吸收损耗； C、过渡金属离子吸收； D、瑞利散射损耗。 5 线偏振模的模斑为： A、径向亮斑数为，角向亮斑数为，而且中心为暗； B、径向亮斑数为，角向亮斑数为，而且中心为暗； C、径向亮斑数为，角向亮斑数为，而且中心为亮； D、径向亮斑数为，角向亮斑数为，而且中心为亮。 6光纤的损耗是由许多不同因素造成的，其中不可能消除的因素是： A、弯曲损耗； B、OH吸收； C、过度金属离子吸收； D、瑞利散射 7 一光信号在光纤中传播了5000m,功率损耗了15%，该光纤的损耗是 A、0.14dB/km； B、0.71dB/km； C、0.64dB/km； D、0.32dB/km。 8 对于1330nm的单模光纤，当入射光中心波长为1550nm，光谱宽度为10nm时，不可能存在的色散是哪一个？ A、模间色散； B、材料色散； C、波导色散； D、偏振模色散。 9 数值孔径NA是光纤的一个重要参数，下列哪些命题是错误的？ A、NA越大，光纤的收光能力越大； B、NA越大，光纤的收光角越大； C、NA越大，光源与光纤的耦合效率越高； D、NA越大，多模光纤的模式色散越小。 10 下列光纤的色散，由小到大的排列次序为： A、多模的GIOF、多模SIOF、单模光纤； B、多模SIOF、多模的GIOF、单模光纤； C、单模光纤、多模的GIOF、多模SIOF； D、多模SIOF、单模光纤、多模的GIOF 11 以下那一种是非零色散位移光纤： A、G．655光纤； B、G．653光纤； C、G．652光纤； D、G．651光纤。 12 有关光纤中的色散论述错误的是： A、色散的存在使光纤通信系统的传输速率降低、传输容量变小； B、色散位移的目的是使零色散波长与最低损耗波长一致； C、正色散的光纤使光脉冲展宽，而负色散的光纤使光脉冲压缩，所以，负色散的光纤也成为色散补偿光纤；
单模和多模光纤的特点和应用 一、光纤结构和类型 （一）光纤的结构 光纤是光导纤维的简称，是一种新的光波导，是光通信系统最普遍和最重要的传输媒质。它由单根玻璃纤芯、紧靠纤芯的包层、一次涂覆层以及套塑保护层组成。（光纤呈圆柱形，由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。） 纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成，内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高。 包在外围的覆盖层就像不透明的物质一样，防止了光线在穿插过程中从表面逸出。 1. 纤芯 位置: 位于光纤的中心部位， 直径：在4~50μm，单模光纤的纤芯直径为4~10μm ,多模光纤的纤芯直径为50μm。纤芯的成分：含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅（如二氧化锗，五氧化二磷）作用是适当提高纤芯对光的折射率，用于传输光信号。 2. 包层 位置: 位于纤芯的周围 直径：125μm 成分：是含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅。 掺杂剂（如三氧化二硼）的作用：适当降低包层对光的折射率，使之略低于纤芯的折射率，即纤芯的折射率大于包层的折射率（这是光纤结构的关键），它使得光信号封闭在纤芯中传输。 3. 光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层、缓冲层和二次涂覆层。 一次涂覆层：一般使用丙烯酸醋、有机硅或硅橡胶材料； 缓冲层：一般为性能良好的填充油膏； 二次涂覆层：一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。 涂覆层的作用：是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤外径约2. 5 mm 。 4. 光纤最重要的两个传输特性 损耗和色散是光纤最重要的两个传输特性，它们直接影响光传输的性能。 (l)光纤传输损耗：损耗是影响系统传输距离的重要因素之一，光纤自身的损耗主要有吸收损耗和散射损耗。 吸收损耗是因为光波在传输中有部分光能转化为热能； 散射损耗是因为材料的折射率不均匀或有缺陷、光纤表面畸变或粗糙造成的。 当然，在光纤通信系统中还存在非光纤自身原因的一些损耗，包括连接损耗、弯曲损耗和微弯损耗等。这些损耗的大小将直接影响光纤传输距离的长短和中继距离的选择。 (2)光纤传输色散：色散是光脉冲信号在光纤中传输，到达输出端时发生的时间上的展宽。产生的原因是光脉冲信号的不同频率成分、不同模式，在传输时因速度不同，到达终点所用的时间不同而引起的波形畸变。 色散结果：这种畸变使得通信质量下降，从而限制了通信容量和传输距离。 二、光纤通信的工作窗口 光纤损耗系数随着波长而变化，为获得低损耗特性，光纤通信选用波长范围在800 ~1800nm，
1、1966年7月，英籍华人（高锟）博士从理论上分析证明了用光纤作 为传输介质以实现光通信的可能性。 2、光在光纤中传输是利用光的（折射）原理。 3、数值孔径越大，光纤接收光线的能力就越( 强)，光纤与光源之间的耦 合效率就越( 高)。 4、目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是：（0.85μm、1.31μm、 1.55μm）。 5、光纤通信系统中最常用的光检测器有：（PIN光电二极管；雪崩光电二极 管）。 6、要使物质能对光进行放大，必须使物质中的( 受激辐射)强于( 受激吸 收)，即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常态 的粒子数分布，称为粒子数的反转分布。 7、在多模光纤中，纤芯的半径越( 大)，可传输的导波模数量就越多。 8、光缆由缆芯、( 加强元件(或加强芯) )和外护层组成。 9、（波导色散）是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散。 10、按光纤传导模数量光纤可分为多模光纤和( 单模光纤)。 11、PDH的缺陷之一：在复用信号的帧结构中，由于( 开销比特 )的数量很少，不能提供足够的运行、管理和维护功能，因而不能满足现代通信网对监控和网管的要求。 12、光接收机的主要指标有光接收机的动态范围和（灵敏度）。 13、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的（阈值条件）。 14、光纤的（色散）是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变窄则会限制光纤的传输容量。 15、误码性能是光纤数字通信系统质量的重要指标之一，产生误码的主要 原因是传输系统的脉冲抖动和（噪声）。
二、选择题：（每小题2分，共20分。1-7:单选题，8-10：多选题） 1、光纤通信是以（A ）为载体，光纤为传输媒体的通信方式。 A、光波 B、电信号 C、微波 D、卫星 2、要使光纤导光必须使（ B ） A、纤芯折射率小于包层折射率 B、纤芯折射率大于包层折射率 C、纤芯折射率是渐变的 D、纤芯折射率是均匀的 3、（D ）是把光信号变为电信号的器件 A、激光器 B、发光二极管 C、光源 D、光检测器 4、CCITT于（C）年接受了SONET概念，并重新命名为SDH。 A、1985 B、1970 C、1988 D、1990 5、SDH传输网最基本的同步传送模块是STM-1，其信号速率为（ A ）kbit／s。 A、155520 B、622080 C、2488320 D、9953280 6、掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（B）nm波段。 A、1310 B、1550 C、1510 D、850 7、发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（B）。 A、受激吸收 B、自发辐射 C、受激辐射 D、自发吸收 8、光纤通信系统的是由（ABCD ）组成的。 A、电端机 B、光端机 C、中继器 D、光纤光缆线路 9、要精确控制激光器的输出功率，应从两方面着手：一是控制（B）；二是控制（D）。 A、微型半导体制冷器 B、调制脉冲电流的幅度 C、热敏电阻 D、激光器的偏置电流 10、光纤传输特性主要有（AB ） A、色散 B、损耗 C、模场直径 D 、截止波长
光电信息技术实验需要掌握的48个问题 1、你认为撰写实验报告应该包括哪些要素？这些要素应该从哪些角度去撰写？ 2、撰写实验报告的目的是什么？通过撰写实验报告，应该学会什么？ 3、你认为撰写实验报告的过程中，重点应该放在哪个部分？为什么？ 4、就你对本学期光信息技术实验这门课所设置的实验而言，你认为开展光信息技术实验中需要注意哪些问题？ 5、你认为保持光学实验室的整洁卫生重要吗？为什么？ 6、导轨上的光学实验和光学平台上的光学实验有什么区别？你认为作为学生实验来说，哪种模式更好？为什么？ 7、光学平台主要由哪些部分组成？各部分的功能是什么？ 8、选用铁磁不锈钢材料和选择铝材作为光学平台的台板时，各有什么优缺点？ 9、铝膜反射镜的缺点是反射率不够高，仅84％左右，膜层的机械强度不够高，膜层表面容易损伤，为了保护铝膜反射镜，在其表面受到污染后应该怎么去处理？ 10、什么样的光学元件可以被称为分束镜？分束镜是用来做什么的？一般有哪些类型？ 11、从偏振片的结构描述自然光透过偏振片后为什么会变成偏振光？ 12、什么是波片？为什么波片也会被称为相位延迟片？ 13、根据学过的光学知识，设计一套扩束-准直系统，并介绍其工作原理。 14、与普通透镜相比，傅里叶变换透镜有什么特点？在设计傅里叶变换透镜时，需要注意什么？ 15、什么样的光学元件叫滤光片？按光谱波段、光谱特性、膜层材料、应用特点等方式分类，滤光片一般可以分为哪些类型？ 16、什么是平晶？简述用平晶测量光学元件表面平整度的原理。 17、He-Ne激光管在没有调出激光的时候所发的光是荧光，简述He-Ne激光管发荧光的工作原理。 18、根据本学期对He-Ne激光器的调节实验的练习，结合上学期《激光原理》方面的知识，简述He-Ne激光器的结构、基本类型和工作原理。 19、结合上学期《激光原理》方面的知识，简述半导体激光器的结构和工作原理。 20、在光信息技术实验中，我们用到过两种光电探测器，一种是硅光电探测器，另一种是平方率探测器，请给出这两种探测器的区别与联系。 21、偏振光是我们在实验中经常用到的，请根据我们已经学过的知识，说出你所了解的产生偏振光的方法，并简要描述从自然光变成偏振光的过程。 22、根据你对法拉第效应实验原理的掌握，请设计出一套可以测量Verdet常数的实验装置，并介绍该装置是如何测量Verdet常数的。 23、根据你对法拉第效应实验原理的掌握，你是否认为该装置可以用来测量线圈内的磁场强度？为什么？ 24、从唯象角度来解释法拉第效应旋光角的形成机制。 25、在《验证马吕斯定律实验》中，我们得出透过检偏器的光强I与透过检偏器的最大光强I max之间有什么关系？请推导为什么二者之间呈现的是这种关系。 26、请说出光纤的结构、光纤的分类以及光在光纤中传输的基本规律。
2、光在光纤中传输是利用光的（折射）原理。 5、光纤通信系统中最常用的光检测器有：（ PIN光电二极管）、（雪崩光电二极管）。 6、要使物质能对光进行放大，必须使物质中的( 受激辐射 )强于( 受激吸收 )，即高能级上的粒子数多于低能级上的粒子数。物质的这一种反常态的粒子数分布，称为粒子数的反转分布。 7、在多模光纤中，纤芯的半径越( 大 )，可传输的导波模数量就越多。 9、（波导色散）是指由光纤的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的色散。 11、PDH的缺陷之一：在复用信号的帧结构中，由于( 开销比特 )的数量很少，不能提供足够的运行、管理和维护功能，因而不能满足现代通信网对监控和网管的要求。 12、光接收机的主要指标有光接收机的动态范围和（灵敏度）。 13、激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的（阈值条件）。 14、光纤的（色散）是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变窄则会限制光纤的传输容量。 15、误码性能是光纤数字通信系统质量的重要指标之一，产生误码的主要原因是传输系统的脉冲抖动和（噪声）。 二、选择题：（每小题2分，共20分。1-7:单选题，8-10：多选题） 4、CCITT于（）年接受了SONET概念，并重新命名为SDH。 A、1985 B、1970 C、1988 D、1990 6、掺铒光纤放大器（EDFA）的工作波长为（）nm波段。 A、1310 B、1550 C、1510 D、850 7、发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（）。 A、受激吸收 B、自发辐射 C、受激辐射 D、自发吸收 9、要精确控制激光器的输出功率，应从两方面着手：一是控制（ B ）；
实验十 可调光衰减器参数测量实验 一、 实验目的 1．了解光衰减器、性能参数及其用途； 2．实验操作可调光衰减器参数测量。 二、 实验仪器用具 手持式光源1套；手持式光功率计一台；可调光衰减器1只；单模光纤跳线（FC/PC）2根。 三、 学习和实验内容 1．光衰减器简介 光衰减器是一种用来降低光功率的光无源器件。根据不同的应用，它分为可调光衰减器和固定光衰减器两种。在光纤通信中，可调光衰减器主要用于调节光线路电平，在测量光接收机灵敏度时，需要用可调光衰减器进行连续调节来观察光接收机的误码率；在校正光功率计和评价光传输设备时，也要用可调光衰减器。固定光衰减器结构比较简单，如果光纤通信线路上电平太高就需要串入固定光衰减器。光衰减器不仅在光纤通信中有重要应用，而且在光学测量、光计算和光信息处理中也都是不可缺少的光无源器件。 可调光衰减器一般采用光衰减片旋转式结构，衰减片的不同区域对应金属膜的不同厚度。根据金属膜厚度的不同分布，可做成连续可调式和步进可调式。为了扩大光衰减的可调范围和精度，采用衰减片组合的方式，将连续可调的衰减片和步进可调衰减片组合使用。可变衰耗器的主要技术指标是衰减范围、衰减精度、衰耗重复性、插入损耗等。 对于固定式光衰减器，在光纤端面按所要求镀上有一定厚度的金属膜即可以实现光的衰耗；也可以用空气衰耗式，即在光的通路上设置一个几微米的气隙，即可实现光的固定衰耗。 2．光衰减器的主要类型及特性参数 （1）固定式光连接型衰减器 特点：高回波损耗、结构简单、最大承载功率(1W )、波长相关性小、低偏振相关损耗、结构紧凑。适用于：光配线架、光纤网络系统、高速光纤传输系统、有线电视（CATV）系统、长途干线密集波分复用（DWDM）系统，光分插复用器（OADM）. 主要性能指标： z衰减量： 1,2,3,4,5,6,7,8,9, 10,15,20,25,30dB z衰减精度：≤5dB ±0.3dB； ≤10dB ±0.5dB； >10dB ±10% z回波损耗： PC：>40dB, UPC：>50dB, APC：>60dB z工作波长： 1310nm 和1550nm (SM) 1550nm (DSF) z可提供连接头类型：FC, SC, ST, LC, MU型 （2）1～ 30dB可调式光连接型衰减器 特点：衰减值可调、与波长变化无关、衰减精度高，附加损耗低，性价比优、可实现
多模光纤 多模光纤 多模光纤容许不同模式的光于一根光纤上传输，由于多模光纤的芯径较大，故可使用较为廉价的耦合器及接线器，多模光纤的纤芯直径为50μm至100μm。 目录 分类 对比 多模光纤产品选用指南 多模光纤的应用潜力 1.九十年代所占市场 2.七十年代崛起后 3.特点 4.“62.5”的兴衰和“50”的崛起 5.“62.5”优势 6.后续发展 7.802.3出台的影响 8.“新一代多模光纤” 1.新一代类型 2.新一代多模光纤光源 3.新一代多模光纤的带宽 4.光源的注入 1.介绍 2.①偏置注入 3.②中心注入 展开 分类 对比 多模光纤产品选用指南 多模光纤的应用潜力 1.九十年代所占市场
2.七十年代崛起后 3.特点 4.“62.5”的兴衰和“50”的崛起 5.“62.5”优势 6.后续发展 7.802.3出台的影响 8.“新一代多模光纤” 1.新一代类型 2.新一代多模光纤光源 3.新一代多模光纤的带宽 4.光源的注入 1.介绍 2.①偏置注入 3.②中心注入 展开 分类 基本上有两种多模光纤，一种是梯度型（graded）另一种是阶跃型（stepped），对于梯度型（graded）光纤来说，芯的折射率（refraction index)于芯的外围最小而逐渐向中心点不断增加，从而减少讯号的模式色散，而对阶跃型（Stepped Index）光缆来说，折射率基本上是平均不变，而只有在包层（cladding）表面上才会突然降低。阶跃型（stepped）光纤一般较梯度型（graded）光纤的带宽低。在网络应用上，最受欢迎的多模光纤为62.5/125，62.5/125意指光纤芯径为62.5μm而包层（cladding）直径为125μm，其他较为普通的为50/125及100/140。 对比 相对于双绞线，多模光纤能够支持较长的传输距离，在10mbps及 100mbps的以太网中，多模光纤最长可支持2000米的传输距离，而于1GpS 千兆网中，多模光纤最高可支持550米的传输距离，在10Gps万兆网中，多模光纤最高可支持100米以内的传输距离。
一、填空题（每空1分，共30分） （1）在光纤通信中，中继距离受光纤损耗和色散的制约。 （2）色散的常用单位是 ps/(nm.km) ， G.652光纤的中文名称是标准单模，它的0色散点在1.31微米附近。 （3）光子的能量与其频率的关系为 :E P = hf 。原子中电子因受激辐射发生光跃迁时，这时感应光子与发射光子是一模一样的，是指发射光子和感应光子不仅___频率_____ _相同、相位相同，而且偏振和传输方向都相同。 （4）光衰减器按其衰减量的变化方式不同分____固定__衰减器和__可变__衰减器两种。 （5）光纤通信的光中继器主要是补偿衰减的光信号和对畸变失真信号进行整形等，它的类型主要有光电型光中继器和全光型光中继器。 （6）光电检测器的噪声主要包括暗电流噪声、量子噪声、热噪声和放大器噪声等。受激辐射自发辐射（12）（13） （7）WDM中通常在业务信息传输带外选用一特定波长作为监控波长，优先选用的波长为 1.51μm。 （8）SDH中，当具有一定频差的输入信息装入C－4时要经过码速调整，利用其中的调整控制比特来控制相应的调整机会比特比特是作为信息比特，还是填充比特。 （9）半导体激光器工作时温度会升高，这时会导致阈值电流升高，输出光功率会降低。 （10）WDM系统可以分为集成式系统和开放式系统两大类，其中开放式系统要求终端具有标准的光波长和满足长距离传输的光源。 （11）对于SDH的复用映射单元中的容器，我国采用了三种分别是：C－12、C3和C－4。 （12）数字光纤传输系统的两种传输体制为PDH 和SDH 。 二、选择题 2、在激光器中，光的放大是通过（ A ） Ａ．粒子数反转分布的激活物质来实现的Ｂ．光学谐振腔来实现的 Ｃ．泵浦光源来实现的Ｄ．外加直流来实现的 3、STM-64信号的码速率为( D ) A．155.520 Mb/s B．622.080 Mb/s C．2 488.320 Mb/s D．9 953.280 Mb/s 4、以下哪个是掺铒光纤放大器的功率源( C )
1.光纤通信一般采用的电磁波波段为( )。 A. 可见光 B. 红外光 C. 紫外光 D. 毫米波 2.目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是( )。 A ．0.85 μm,1.27 μm,1.31 μm B ．0.85 μm,1.27 μm,1.55 μm C ．0.85 μm,1.31 μm,1.55 μm D ．1.05 μm,1.31 μm,1.27 μm 3.限制光纤传输容量（BL 积）的两个基本因素是( )和光纤色散。 A ．光纤色散 B ．光纤折射 C ．光纤带宽 D ．光纤损耗 4.一光纤的模色散为20ps/km ，如果一瞬时光脉冲（脉冲宽度趋近于0）在此光纤中传输8km ，则输出端的脉冲宽度为( ) A.20ps B.40ps C.80ps D.160ps 5.下列说法正确的是( ) A ．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须等于纤芯的折射率 B ．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于纤芯的折射率 C ．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须小于纤芯的折射率 D ．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于涂层的折射率 6.对于工作波长为1.31μm 的阶跃折射率单模光纤，纤芯折射率为1.5，包层折射率为1.003(空气)，纤芯 直径的最大允许值为（ ）。 A.0.34μm B.0.90μm C.3.0μm D.4.8μm 7.在阶跃型光纤中，导波的传输条件为( ) A ．V ＞0 B ．V ＞Vc C ．V ＞2.405 D ．V ＜Vc 8.下列现象是光纤色散造成的，是（ ）。 A.光散射出光纤侧面 B.随距离的增加，信号脉冲不断展宽 C.随距离的增加，信号脉冲收缩变窄 D.信号脉冲衰减 9.将光限制在有包层的光纤纤芯中的作用原理是（ ）。 A.折射 B.在包层折射边界上的全内反射 C.纤芯—包层界面上的全内反射 D.光纤塑料涂覆层的反射 10. 1mW 的光向光纤耦合时，耦合损耗为1.0dB ，而在光纤输出端需要0.1mW 的信号，则在衰减为0.5dB/km 的光纤中，可以将信号传输多远？（ ）。 A.1.8km B.10km C.18km D.20km 11. 光纤的数值孔与( )有关。 A. 纤芯的直径 B. 包层的直径 C. 相对折射指数差 D. 光的工作波长 12. 阶跃型光纤中数值孔径的计算式为（ ）。 A.21n n - B.?2a C.?2n 1 D.21n n a -
( 实验报告) 姓名：____________________ 单位：____________________ 日期：____________________ 编号：YB-BH-054001 近代物理实验教程的实验报告Experimental report of modern physics experiment course
工作报告| Work Report 实验报告近代物理实验教程的实验报告 时间过得真快啊！我以为自己还有很多时间，只是当一个睁眼闭眼的瞬间，一个学期都快结束了，现在我们为一学期的大学物理实验就要画上一个圆满的句号了，本学期从第二周开设了近代物理实验课程，在三个多月的实验中我明白了近代物理实验是一门综合性和技术性很强的课程，回顾这一学期的学习，感觉十分的充实，通过亲自动手，使我进一步了解了物理实验的基本过程和基本方法，为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。我们所做的实验基本上都是在物理学发展过程中起到决定性作用的著名实验，以及体现科学实验中不可缺少的现代实验技术的实验。它们是我受到了著名物理学家的物理思想和探索精神的熏陶，激发了我的探索和创新精神。同时近代物理实验也是一门包括物理、应用物理、材料科学、光电子科学与技术等系的重要专业技术基础物理实验课程也是我们物理系的专业必修课程。 我们本来每个人要做共八个实验，后来由于时间关系做了七个实验，我做的七个实验分别是：光纤通讯，光学多道与氢氘，法拉第效应，液晶物性，非线性电路与混沌，高温超导，塞满效应，下面我对每个实验及心得体会做些简单介绍： 一、光纤通讯：本实验主要是通过对光纤的一些特性的探究（包括对光纤耦合效率的测量，光纤数值孔径的测量以及对塑料光纤光纤损耗的测量与计算）， 第2页
幻灯片1 光纤光学 第一章 光纤传输的基本理论 W-C Chen Foshan Univ. 幻灯片2 §1. 前言 低损耗光纤的问世导致了光波技术领域的革命，开创了光纤通信的时代。光纤在工程上的使用促使人们需要对光纤进行深入研究，形成一门新的学科——光纤光学。 幻灯片3 光纤的分类 幻灯片4
(a) 突变型多模光纤； (b) 渐变型多模光纤； （c ） 单模光纤 横 截面2a 2b r n 折射率分布纤芯 包 A i t (a) 输入脉冲光线传播路径 50 μm 125μm r n A i t (b)～10 μm 125μm r n A i t (c) 多模光纤 幻灯片5 阶跃折射率光纤剖面测量图（华工光通信研究所）
单模光纤 多模光 纤 幻灯片6 光纤结构 ●光纤（Optical Fiber）是由中心的纤芯(Core)和外围的包层(Cladding)同轴组成的圆 柱形细丝。 ●纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。 ●包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。 ●设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，光能量在光纤中传输的必要条件是 n1>n2。 幻灯片7 主要用途： 突变型多模光纤只能用于小容量短距离系统。 渐变型多模光纤适用于中等容量中等距离系统。 单模光纤用在大容量长距离的系统。 特种单模光纤大幅度提高光纤通信系统的水平 1.55μm色散移位光纤实现了10 Gb/s容量的100 km的超大容量超长距离系统。 色散平坦光纤适用于波分复用系统，这种系统可以把传输容量提高几倍到几十倍。 偏振保持光纤用在外差接收方式的相干光系统，这种系统最大优点是提高接收灵敏度，增加传输距离。
一、填空题(每空格0.5分，40空格共20分) 1、光纤通信系统按光纤的模式可分为_______和_______通信系统。 答案：单模光纤、多模光纤 2、光纤通信是以_______为载频，以_______为传输媒质的一种通信方式。 答案：光波、光导纤维 3、本地传输网采用的主要传送技术有_______、_______、_______等。 答案：SDH、PDH、微波 4、对于4 节点STM－4 二纤环，若为双向复用段倒环，环的最大可保护的业务容量为_______ 个E1 信号。 答案：504 5、传输设备使用标称电压________伏。 答案：–48V 6、传输设备接地应该_____极接地。 答案：正(或+) 7、STM－N 帧中再生段DCC 的传输速率为_____；复用段DCC 的传输速率为_____。 答案：192kb/s、576kb/s 8、在主从同步数字网中，从站时钟通常有_____、_____、_____三种工作模式。 答案：锁定上级时钟模式、保持模式、自由振荡模式。 9、SDH的四种开销分别是：（再生段）开销、（复用段）开销、（高阶通道）开销、（低阶通道）开销。 10、目前联通本地网广泛使用光纤的种类为（G.652）常规单模光纤，在1550nm
处实际的衰减为（≤0.3）dB/km。G.655光纤为（非零色散）光纤，将零色散点移到（1570）nm附近，适用开通DWDM系统。 11、根据维护过程中不同阶段的不同要求。维护限值可分为四种为（投入业务）限值、（维护）限值、（修复）限值、（不可接受退出业务和恢复业务）限值。 12、4、SDH网络管理结构目前实际运用可以分为（网元层NE）（网元管理层EM）（网络管理层NM）三层。 13、SDH系统的VC-12通道的在线监测采用的方式是（BIP-2）。 14、在SDH传输系统中，指针的调整会引起（抖动）。 15、应用G.652光纤，局内或短距离通信宜选用(1310 nm)波长，长距离通信宜选用(1550 nm)波长。 16、2Mb/s 速率DDF连接器有(75/75欧姆)不平衡式和(120/1120欧姆)平衡式两种类型。 17、某光接口的类型为S-4.1，其含义为(短距离，速率为622Mb/s，传输光波长为1310nm,G652光纤)。 18、2Mbit/s速率通信电缆的允许哀耗dB， 参考答案：6dB。 19、计算中继电缆的允许传输长度公式。 参考答案： 电缆衰减常数架的插入损耗 电缆衰减－ 设备端到端之间的允许DDF； 20、应用G.652光纤，局内或短距离通信宜选用nm工作波长，长距离通信宜选用nm工作波长。 参考答案：1310nm、1550nm。
一．单项选择题（每题1分,共20分） 1、在激光器中，光的放大是通过（Ａ） Ａ．粒子数反转分布的激活物质来实现的Ｂ．光学谐振腔来实现的 Ｃ．泵浦光源来实现的Ｄ．外加直流来实现的 2、下列哪一项不是要求光接收机有动态接收范围的原因?( B ) A．光纤的损耗可能发生变化B．光源的输出功率可能发生变化 C．系统可能传输多种业务D．光接收机可能工作在不同系统中 3、光纤通信中光需要从光纤的主传输信道中取出一部分作为测试用时，需用（Ｂ）Ａ．光衰减器Ｂ．光耦合器Ｃ．光隔离器Ｄ．光纤连接器 4、使用连接器进行光纤连接时，如果接头不连续时将会造成（D） Ａ．光功率无法传输Ｂ．光功率的菲涅耳反射 Ｃ．光功率的散射损耗Ｄ．光功率的一部分散射损耗或以反射形式返回发送端5、在系统光发射机的调制器前附加一个扰码器的作用是（A） A．保证传输的透明度B．控制长串“1”和“0”的出现 C．进行在线无码监测D．解决基线漂移 6、下列关于交叉连接设备与交换机的说法正确的是（A） A．两者都能提供动态的通道连接B．两者输入输出都是单个用户话路 C．两者通道连接变动时间相同D．两者改变连接都由网管系统配置 7、目前EDFA采用的泵浦波长是( C ) A．0.85μm和1.3μm B．0.85μm和1.48μm C．0.98μm和1.48μm D．0.98μm和1.55μm 8、下列不是WDM的主要优点是( D ) A．充分利用光纤的巨大资源B．同时传输多种不同类型的信号 C．高度的组网灵活性，可靠性D．采用数字同步技术不必进行玛型调整9、下列要实现OTDM解决的关键技术中不包括（ D ） A．全光解复用技术B．光时钟提取技术 C．超短波脉冲光源D．匹配技术 10、掺饵光纤的激光特性（A） Ａ．由掺铒元素决定Ｂ．有石英光纤决定 Ｃ．由泵浦光源决定Ｄ．由入射光的工作波长决定 11、下述有关光接收机灵敏度的表述不正确的是( A) A．光接收机灵敏度描述了光接收机的最高误码率 B．光接收机灵敏度描述了最低接收平均光功率 C．光接收机灵敏度描述了每个光脉冲中最低接收光子能量 D．光接收机灵敏度描述了每个光脉冲中最低接收平均光子数 12、光发射机的消光比，一般要求小于或等于（B） A．5％B．10％C．15％D．20％ 13、在误码性能参数中，严重误码秒（SES）的误码率门限值为（D） A．10-6B．10-5C．10-4D．10-3 14、日前采用的LD的结构种类属于（D） A．F-P腔激光器（法布里—珀罗谐振腔）B．单异质结半导体激光器 C．同质结半导体激光器D．双异质结半导体激光器 15、二次群PCM端机输出端口的接口码速率和码型分别为（B）
光纤光栅光学特性的测量 一、实验目的和内容 1． 了解光纤Bragg 光栅的原理及其主要光学特性。 2． 掌握Digtal lock-in Amplifier 工作原理和使用要领。 3． 掌握测量光纤Bragg 光纤反射光谱及其它光学特性的方法 二、实验基本原理 1． 光纤布拉格光栅的理论模型 光敏光纤布拉格光栅（FBG ,fiber Bragg grating ）的原理是由于光纤芯折射率周期变化造成光纤波导条件的改变，导致一定波长的光波发生相应的模式耦合，使的其透射光谱和反射光谱对该波长出现奇异性，图1表示了其折射率分布模型。这只是一个简化图形，实际上光敏折射率改变的分布将由照射光的光强分布所决定。 对于整个光纤曝光区域，可以由下列表达式给出折射率分布较一般的描述： ? ?? ??≥≤≤≤+=2 32 1211)],,(1[),,(a r n a r a n a r z r F n z r n ?? 式中),,(z r F ?为光致折射率变化函数。具有如下特性： 1 ),,(),,(n z r n z r F ???= )(0 ),,() 0(),(1 max max L z z r F L z n n z r F >=<
单模和多模光纤的特点和应用 一、光纤结构 光纤是光导纤维的简称，是一种新的光波导，是光通信系统最普遍和最重要的传输媒质。它由单根玻璃纤芯、紧靠纤芯的包层、一次涂覆层以及套塑保护层组成。（光纤呈圆柱形，由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。）纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成，内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高。包在外围的覆盖层就像不透明的物质一样，防止了光线在穿插过程中从表面逸出。 1. 纤芯 位置: 位于光纤的中心部位， 直径：在4-50μm，单模光纤的纤芯直径为4-10μm ,多模光纤的纤芯直径为50μm。 纤芯的成分：含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅（如二氧化锗，五氧化二磷）作用是适当提高纤芯对光的折射率，用于传输光信号。 2. 包层 位置: 位于纤芯的周围 直径：125μm 成分：是含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅。 掺杂剂（如三氧化二硼）的作用：适当降低包层对光的折射率，使之略低于纤芯的折射率，即纤芯的折射率大于包层的折射率（这是光纤结构的关键），它使得光信号封闭在纤芯中传输。 3. 光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层、缓冲层和二次涂覆层。 一次涂覆层：一般使用丙烯酸醋、有机硅或硅橡胶材料； 缓冲层：一般为性能良好的填充油膏； 二次涂覆层：一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。 涂覆层的作用：是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤外径约2. 5 mm 。 4. 光纤最重要的两个传输特性 损耗和色散是光纤最重要的两个传输特性，它们直接影响光传输的性能。 (l)光纤传输损耗：损耗是影响系统传输距离的重要因素之一，光纤自身的损耗主要有吸收损耗和散射损耗。吸收损耗是因为光波在传输中有部分光能转化为热能；散射损耗是因